摘要：为了发展山区经济，因地制宜地开发利用水力资源，进行水电的开发，沿渡河流域梯级水电开发包括麻线坪、白磷岩、杨家坝、石板坪共四座电站， 本文以白磷岩电站工程为例，对小断面隧洞钢拱架支护的受力进行研究，对小断面隧洞钢架支护的主要施工工艺和质量控制进行探究。

关键词：小断面；隧洞；钢拱架；支护；受力

Abstract: in order to develop the mountain area economy, adjust measures to local conditions to develop and utilize the hydraulic resources, for the development of water and electricity, the crossing the river basin hydroelectric cascade development including “ping, white phosphorus rocks, YangGuBa, SLATE of four seats ping power station, this paper to wp rock power plant project, for example, small section of tunnel steel arch bridge the stress of the supporting research on small section of tunnel steel supporting the construction technology and quality control are explored.

Keywords: small section; Tunnel; Steel arch bridge; Support; stress

　　1. 工程背景简介

    白磷岩电站工程是沿渡河流域梯级水电开发中的第二级电站，为径流引水式。白磷岩电站无水库，电站装机容量45MW。白磷岩电站的工程等别为Ⅳ等，工程规模为小（1）型。主要建筑物级别为：底栏栅坝、取水闸、冲砂闸、发电引水隧洞、压力管道、电站厂房及升压站均为4级，其他临时性建筑物为5级。该工程发电引水上平洞全长为2349.3m，隧洞开挖断面4.4m×（5.2～6.37）m（局部考虑扩挖）。根据地质勘察资料，桩号0+138.82m～0+200.0m洞段，长61.18m，为Ⅲ类围岩，岩性为白云岩和白云质灰岩；0+200.0m～1+820.0m，长1620m，为Ⅲ～Ⅳ类围岩，岩性为冰碛砾岩、砂岩等；1+820.0m～2+300.0m洞段，长480m，为Ⅱ类围岩，岩性为石英砂岩和白云质灰岩；2+300.0m～2+488.12m洞段，长188.12m，为Ⅲ～Ⅳ类围岩，岩性为炭质灰岩、页岩；工程地质条件一般。

2. 工字钢钢拱架的施工工艺

    工字钢钢拱架的施工工艺主要包括两方面，分别是钢拱架的加工和钢拱架的安装两个步骤，不论是钢拱架的加工还是安装，都要严格按照规范要求来，谨小慎微，按顺序执行，只有这样才能保证施工的质量，对工字钢拱架的施工工艺总结如下：

2.1 工字钢钢拱架加工的施工工艺

    根据工程隧洞的实际情况需求，在为隧洞选择工字钢支撑时，选择I14工字钢钢拱架来支护，钢拱架在加工制作时，主要是采用氧炔焊结合电焊或冷弯来分阶段制作的，加工制作的平台为钢筋加工棚中，当制作完毕后需要进行试拼，试拼合格后方可运至施工现场，进行下一步的安装工作，在工字钢钢拱架加工的过程中，需要注意如下几点：

    （1）加工的过程中，钢拱架的弧形要圆滑顺畅，尺寸要精确，而且要保证型钢的中心与轴线两者完全重合，并且确保连接孔位准确；

（2）钢架在焊接的过程中，要按照钢材焊接规定严格执行；

    （3）加工拱架时，应保证其圆顺，在一定的误差范围内是可以接受的，允许拱架矢高级弧长的最大误差为+20 mm，架长的最大误差为+20 mm ；

（4）加工好拱架好要进行试拼，试拼的目的是确定是否有扭曲的现象发生；

    （5）加工好钢拱架后，将其组装在一个平面内，在一定误差范围内是可以接受的，断面尺寸可允许的误差为±20 mm，扭曲度可允许的误差为±20 mm；

2.2 钢拱架安装的施工工艺

    在进行钢拱架安装前，首先要对线路的中线进行测定，将其高程以及横向位置依次测定出来，钢拱架加工完毕运输到安装现场时都有固定的单元堆码编号分类，在安装前要对钢拱架的断面尺寸进行全面检查，如果发现有欠挖的现象及时处理，最大程度保证钢拱架的正确安装，在安装前，要对垫板下的浮渣进行清理，通过这样的方式来保证钢架稳固地安置在地基上，将拱脚落在钢架基脚部位或坚硬的岩石上，并且预留出一定距离（0.15~0.2m），挖槽就位后将立钢架架起，如果地基不够稳定，可以在钢架基脚处安置刚性垫板，通过这样的方式增加其承载力。

    在初喷砼后，便可将钢拱架与定位钢筋焊接，进行钢拱架的安装，用φ22钢筋将钢拱架纵向连接为一体，并用砼将钢架与钢架之间喷平，并将φ8钢筋网、φ22药卷锚杆与钢架焊接连为整体。

    在进行钢架安装时，首先要确定好隧洞的中线，将钢架与该中线垂直，此时允许角度的偏差范围为±2°，允许钢架偏离铅垂面的长度偏差范围为±5 cm，如果钢架与初喷面的缝隙比较大时，需要设置砼垫块来填充，为了使钢架整体更加稳定和牢固，需要将钢架与锚杆焊接到一起，焊接时需要注意，钢架间环向φ22 mm沿着纵向连接钢筋，并且将间距设置为1.0m，在安装过程中，为了使钢架定位更加准确，需要在钢架架设前，设置好φ25，长2.35m的环向锁脚锚杆，锁脚锚杆的两端分别连接钢架和围岩，连接围岩的一端需要在围岩2.0m以上，安装好钢架后，需要及时进行全面喷砼，使喷砼与钢架共同受力，在进行喷砼时，需要分层来进行，首先从墙角处开始喷射，沿着向上的方向依次喷射，采取从下向上的方式喷射是为了防止上部喷射砼虚掩墙角，避免出现墙角喷射不密实的现象导致强度不够最终稳定性不好，需要注意的是，每层砼的厚度为5~6cm为宜，钢架内缘保护层大于3cm,外缘保护层厚度要大于4cm。

3. 钢拱架受力研究

    在对钢拱架进行受力研究时，需要对工字钢的加工尺寸以及相关参数有一定的了解，工字钢的相关参数以及加工尺寸是受力研究的基础，如表1所示。

表1小断面隧洞常用工字钢的加工尺寸及相关参数一览表

工字钢型号    14#    16#    18#

抗拉强度（N*mm-²）    215    215    215

抗剪强度（N*mm-²）    125    125    125

横截面积（cm²）    21.5    26.1    30.7

截面抵抗矩Wx（cm³）    102    141    185

截面抵抗矩Wy（cm³）    16.1    21.1    26.2

截面惯性矩Ix(cm4)    712    1127    1699

截面惯性矩Iy(cm4)        93    123

高度h（mm）    140    160    180

腿宽b（mm）    80    88    94

回转半径ix（cm）    5.75    6.57    7.73下载本文